PHYSIOLOGIE RENALE. Guedjati MR Faculté de médecine de Batna

Transcription

1 PHYSIOLOGIE RENALE Guedjati MR Faculté de médecine de Batna Les objectifs 1. Décrire les structures anatomiques du rein 2. Décrire les structures histologiques du néphron 3. Enumérer les étapes de la filtration glomérule (FG) 4. Décrire les mécanismes de la FG 5. Calculer la clearance de la créatinine 6. Citer les mécanismes qui modifient la FG 7. Définir les mécanismes de transports tubulaires 8. Schématiser les mécanismes des transferts tubulaires 2 Physio rein 2015 (1) 1

2 I. Introduction Plan II. Filtration glomérulaire III. Transferts tubulaires 1. de réabsorption 2. de sécrétion IV. Rein et équilibre acido-basique V. Rein et équilibre phosphocalcique VI. Rein et équilibre potassique 3 I. Introduction Anatomie: disposition, vascularisation Fonctions rénales: Epuration et les équilibres, Hydrominéral, Na+, H20,K+ Acide base, Régulation de la pression artérielle Métaboliques Hormonales 4 Physio rein 2015 (1) 2

3 Histologie : Unité fonctionnelle = Néphron Segment d'union tube collecte Tube contourné proximal Tube contourné distal Tube collecteur Corpuscule rénale de Malpighi Tube droit proximal Tube droit distal Partie descendante du tube intermédiaire 5 Partie ascendante du tube intermédiaire 5 Histologie : Circulation fonctionnelle rénale 6 Physio rein 2015 (1) 3

4 Les étapes de la formation de l urine Filtration glomérulaire Réabsorption tubulaire Sécrétion / Excrétion tubulaire 7 II. La filtration glomérulaire Lieu: Glomérule Urine primitive = plasma Protéines (PM) Ultra filtrat plasmatique Mécanisme double: Diffusion Jeux de pressions 8 Physio rein 2015 (1) 4

5 Glomérule rénal Artériole Efférente Artériole Afférente Tubule proximal 9 1. La diffusion Le glomérule = filtre sélectif la méthode des traceurs: CYTOCHROME «C» PM = da. CATALASE BOVINE FERRITINE PM = da. PM = da. C est la pression capillaire qui détermine la perméabilité à travers le glomérule la diffusion s effectue via les pores et les fentes. 10 Physio rein 2015 (1) 5

6 Sens de la filtration e e 11 Inuline PM : 5000 DA Hémoglobine PM: DA Catalase bovine PM : DA FG max FG min 12 Physio rein 2015 (1) 6

7 Vitesse de diffusion inversement proportionnelle au poids moléculaire de la substance d étude. La substance de choix d étude de la filtration glomérulaire est l inuline = polymère du fructose, PM = 5000 da. 13 Jeux des pressions au niveau du glomérule Artériole Efférente Pt Artériole Afférente Pc πc πt Pc = Pression Hydrostatique Pt = Pression tubulaire Πc = Pression oncotique capillaire Πt = pression oncotique tubulaire 14 Physio rein 2015 (1) 7

8 2. La FG proprement dite Jeux de pression Pf = Ph - (πc + Pt) Pf = 75 - ( Pf = 35 mmhg Pf = Pression de filtration Ph = Pression Hydrostatique Pt = Pression tubulaire Πc = Pression oncotique capillaire 15 Comment mesurer la FG? Principes d épuration «to clear» = nettoyer = débarraser = «rendre claire» Définition de la clearance = clairance 16 Physio rein 2015 (1) 8

9 Faible PM Les critères d une substance d étude Non ionisée Non réabsorbée ni excrétée Non toxique Non produite par l organisme ou le rein 17 La substance de choix est l inuline. Clearance = Concentration urinaire de la substance (mg/ml) x Qu Concentration plasmatique de la substance (mg/ml) Clearance = U I. Qu Qu : est le volume urinaire des 24h mesuré en ml/mn. PI la clearance de l inuline est égale à 125 ml/mn/1,73m² 18 Physio rein 2015 (1) 9

10 Intérêt pratique Pratique difficile chez l Homme. Substance de «substitution» = Créatinine Endogène mais pratique Conditions d utilisation Formule de Cockroft-Gault : Clairance de la créatinine = (140 âge ans) X poids kg X K créatinine µmol /l K = 1,24 chez l homme K= 1,04 chez la femme 19 Débit de FG DFG = Kf X Pf Kf: coefficient d Ultra filtration, ce coefficient est fonction de la surface de perméabilité (S) et de la perméabilité hydraulique (K) de la paroi capillaire par unité de surface. K dépend de la contraction des myofibrilles du tissu mésangales glomérulaires. 20 Physio rein 2015 (1) 10

11 Facteurs modifiant la FG L intégrité du filtre glomérulaire (et de la structure néphrogénique). Sexe : Chez l homme : FG= 130 ± 15 ml/mn/1, 73 m² Chez la femme : FG= 120 ± 15 ml/mn/1, 73m² Age : la FG diminue de 05 % chaque 10 ans. Grossesse : la FG augmente de 30 % ; 150 ml/mn/1,73m² Le débit sanguin rénal, de façon générale plus le débit rénal augmente plus la FG augmente aussi. La vasoconstriction de l artériole afférente diminue la FG. La vasoconstriction de l artériole efférente augmente la FG. La stimulation sympathique diminue la FG. 21 Tâches Décrivez les mécanismes de la filtration glomérulaire? Un individu faisant un exercice physique quotidien, trouve à chaque fois une diminution de sa diurèse, pouvez vous expliquez le pourquoi? 22 Physio rein 2015 (1) 11

12 5 stades de l insuffisance rénale chronique Stade 1 : FG > 90 ml/mn/1,73m2 < 120 ml/mn/1,73m2 Stade 2 : 60 ml/mn <FG< 90 ml/mn/1,73m2 Stade 3 : 30 ml/mn <FG< 60 ml/mn/1,73m2 Stade 4 : FG< 30 ml/mn/1,73m2 imposant la préparation à EER Stade 5 : FG< ml/mn IR Terminale (IRT) dépendante de l EER EER = Epuration ExtraRénale 23 III. Transferts tubulaires En moyenne125 ml /mn de liquide filtre le rein, un total de 180 litres / 24 h; Urine définitive (UV) = FG Qr + Qs Mécanismes = transferts 24 Physio rein 2015 (1) 12

13 Les transferts sont : Réabsorption Sécrétion Excrétion 25 Les transferts tubulaires FG Substance réabsorbée Substance sécrétée Substances excrétées= UV Tubule rénal Capillaire sanguin 26 Physio rein 2015 (1) 13

14 Définitions Transport actif Transport passif Diffusion piégée Seuil d un transfert (St) Taux maximum d un transport (Tm) 27 Méthodes expérimentales d étude des transferts tubulaires Injection d une solution de composition connue récolte de solution après modification de composition suite à de transferts tubulaires 28 Physio rein 2015 (1) 14

15 Méthodes expérimentales d étude des transferts tubulaires 29 Clearances tubulaires 1) Clearance de réabsorption (< 125 ml/mn/1,73m2) UV = FG - Qr UV : quantité excrétée, FG : quantité filtrée. Qr : quantité réabsorbée. Qr = FG - UV NB: substances ne subissant pas uniquement une FG 30 Physio rein 2015 (1) 15

16 2) Clearance de sécrétion (> 125 ml/mn/1,73m2) UV = FG + Qs UV : quantité excrétée, FG : quantité filtrée. Qs : quantité sécrétée. Qs = UV + FG 31 Tâches Assurez-vous que vous êtes capables de schématiser les trois lieux des transferts Tubulaires? Assurez-vous que vous êtes capables de schématiser les directions des transferts Tubulaires en ayant l illustration d une cellule Tubulaire? 32 Physio rein 2015 (1) 16

17 Plan I. Introduction II. Filtration glomérulaire III. Transferts tubulaires 1. de réabsorption 2. de sécrétion IV. Rein et équilibre acido-basique V. Rein et équilibre phosphocalcique VI. Rein et équilibre potassique 33 Physio rein 2015 (1) 17

18 PHYSIOLOGIE RENALE Guedjati MR Les objectifs 1. Décrire les mécanismes de réabsorption du sodium au niveau du TCP 2. Décrire les mécanismes de réabsorption du sodium au niveau de l anse de Henlé 3. Décrire les mécanismes de réabsorption du sodium au niveau du TCD 4. Décrire le système rénine angiotensine aldostérone 5. Décrire les mécanismes de réabsorption de l eau 6. Identifier les mécanismes d action de l ADH 2 Physio Rein

19 I. Introduction Plan II. Filtration glomérulaire III. Transferts tubulaires 1. de réabsorption 2. de sécrétion IV. Rein et équilibre acido-basique V. Rein et équilibre phosphocalcique VI. Rein et équilibre potassique 3 1. Réabsorptions tubulaires du sodium et de l eau obligatoire Tubule proximal Anse de Henlé Tubule distal Tube collecteur Facultative 4 Physio Rein

20 Lumière tubulaire Cellule tubulaire proximale Interstitium Capillaire sanguin Na+ SGT2 Glucose Glut2 Glucose Na+ AA Acides aminés 3Na+ ATP Cl- H2O 2K+ Cl- H2O 5 Lumière tubulaire Cellule tubulaire de l anse de Henlé Interstitium Capillaire sanguin Na+ H+ Furosémide Na+ 2 Cl- - K+ ATP 3Na+ H2O 2K+ H2O 6 Physio Rein

21 Au niveau de l anse de Henlé Au départ : iso-osmolarité de tous les segments et du milieu interstitiel proximal interstitium distal Branche descendante Branche ascendante 300 Anse de Henlé 7 Au niveau de l anse de Henlé Puis : Ajout de Na depuis la branche ascendante vers le milieu interstitiel grâce aux pompes Na Na Na Équilibre entre sortie de Na et fuite de Na limitant le gradient Anse de Henlé 8 Physio Rein

22 Au niveau de l anse de Henlé Transfert de H 2 O et équilibration des osmolarités Équilibration des osmolarités 300 H 2 O Na Etc...etc Anse de Henlé 9 Au niveau de l anse de Henlé Étape finale : formation du gradient cortico-médullaire concentration Dilution Anse de Henlé 10 Physio Rein

23 Au niveau de l anse de Henlé Importance des vasa-recta pour le maintien du gradient = échanges à contre courant concentration Vasa Recta Na H2O Dilution concentration TC 1400 mosm/l Anse de Henlé 11 Mouvements d eau et du sodium au niveau du tubule distal Distal initial Distal terminal 12 Physio Rein

24 Lumière tubulaire Cellule tubulaire distale initiale Interstitium Capillaire sanguin Na+ H+ Thiazidiques Na+ Cl- - 3Na+ ATP H2O 2K+ H2O 13 Lumière tubulaire Cellule tubulaire distale treminale Interstitium Capillaire sanguin K+ Aldostérone (+) Na+ FAN ( ) Spironolactone( ) Amilorides ( ) H+ 3Na+ ATP H2O 2K+ H2O 14 Physio Rein

25 15 Glomerulée du cortex surrénalien Aldostérone NaCl ou hypovolémie Rénine Angiotensine II Angiotensine I Angiotensinogène Enzyme de conversion 16 Physio Rein

26 Le tubule collecteur Reçoit l eau préparée par l anse de Henlé et le tubule distal. Participe au mécanisme de concentration dilution de l urine + Action de l aldostérone + ADH 17 Lumière tubulaire Cellule du tube collecteur Interstitium Capillaire sanguin Aldostérone (+) K+ Na+ FAN ( ) Spironolactone( ) Amilorides ( ) ADH (+) V2 H2O Urée Aqua2 Aqua2 Aqua3 3Na+ H2O Urée Aqua2 2K+ ATP 18 Physio Rein

27 Volémie Volorécepteurs OD Facteurs Atrials Natriurétiques (FAN) - Angiotensine II (AgII) Vasodilatation Débit de FG Natriurèse Diurèse Rôle de la volémie dans la sécrétion des FAN 19 Clearances osmolaire et de l eau libre CH 2 O U V Cosm UV: urine finale; Cosm: clearance osmolaire CH 2 O: clearance de l eau libre. CH 2 O est positive: pas de sécrétion d ADH ou diabète insipide (central ou néphrogénique) CH 2 O est négative : sécrétion d ADH ou restriction hydrique. 20 Physio Rein

28 UV = CH2O + Cosm Iso-osmolarité Urines diluées = CH2O positive Urines concentrées = CH2O négative 21 Retenez en (1) 1- Sécrétion d ADH 2- Réabsorption d eau 3- Urines concentrées 22 Physio Rein

29 Retenez en (2) 1 - Urines diluées 2- Excrétion rénale d eau 3- pas ADH 23 Tâches Sur un schéma, essayez de décrire les mécanismes d action des diurétiques que vous connaissez? 24 Physio Rein

30 2. La réabsorption du glucose Transport secondairement actif Glut2 / SGT2 Seuil rénal du Glucose = 1,60 à 1,80 g/l de glucose Tm = 350 mg/mn 25 Lumière tubulaire Cellule tubulaire proximale Interstitium Capillaire sanguin Glut2 ST:180mg/mn TMG: 350 mg/mn Glucose Glucose SGT2 Na+ 3Na+ ATP 2K+ 26 Physio Rein

31 Transport du glucose mg/mn Taux glucose filtré (FG) Taux glucose Excrété (UV) TMG =350 Taux glucose réabsorbé (Qr) SRG =180 1,6 1,8 3,5 Glycémie g/l Courbe de variation des transferts tubulaires du glucose Réabsorption des acides aminés Faible poids moléculaire Filtrés à un taux de 01mg/mn Réabsorbés au niveau du TCP Le TM des aminés est variable selon l acide aminé ; chez le chien, le TM de l arginine est de 04 mg/mn ce qui veut dire qu il dépasse de loin la quantité filtrée par le rein 28 Physio Rein

32 L acide urique, 4. Réabsorption de Qe = FG Qr + Qs ou FG = 700 mg/ j Qr = 450 mg/ j et Qs = 250 mg/ j Colchicine Bicarbonates : 95 % réabsorbées ; équilibre acide base. 29 Taches Est-ce que vous êtes capables de réaliser un schéma selon lequel vous illustrez toutes les forces qui permettent le passage des substances minérales ou organiques de l interstitium vers le capillaire sanguin? 30 Physio Rein

33 I. Introduction Plan II. Filtration glomérulaire III. Transferts tubulaires 1. de réabsorption 2. de sécrétion IV. Rein et équilibre acido-basique V. Rein et équilibre phosphocalcique VI. Rein et équilibre potassique 31 Physio Rein

34 22/02/2015 PHYSIOLOGIE RENALE Guedjati MR Les objectifs 1. Identifier le mécanisme de la sécrétion tubulaire 2. Schématiser les courbes des transferts tubulaires du PAH 3. Identifier le rôle du PAH dans la mesure des débits plasmatique et sanguin rénaux 4. Identifier les systèmes tampons fermé et ouvert 5. Schématiser les mécanismes rénaux qui permettent la régulation du PH sanguin 6. Décrire le rôle dans l équilibre potassique 7. Décrire le rôle dans l équilibre phosphocalcique Rein Partie 3 2 Rein

35 22/02/2015 Plan I. Introduction II. Filtration glomérulaire III. Transferts tubulaires de réabsorption IV.Transferts tubulaires de sécrétion V. Rein et équilibre acido-basique VI. Rein et équilibre phosphocalcique VII. Rein et équilibre du potassium Rein Partie 3 3 IV. Transferts de sécrétion tubulaire Acide para-amino-hippurique (PAH) Substance d étude Débit plasmatique rénale Débit sanguin rénal Rein Partie 3 4 Rein

36 22/02/2015 Transport rénale du PAH (mg/mn) Quantité excrétée (UV) Quantité filtrée (FG) Quantité sécrétée (Qs) [ ] plasmatique du PAH mg/100ml Courbes de filtration sécrétion excrétion du PAH 5 [PAH]p < 20 mg/100ml : UV = FG + QS Qs = (± 9%) [PAH]p > 20 mg/100ml : UV = FG + Qs* Qs* = Tm = 75 mg/mn/1,73m2 Rein Partie 3 6 Rein

37 22/02/2015 PAH et débit plasmatique rénal (DPR) Le PAH totalement filtré et éliminé par le rein à 91 %. Débit plasmatique rénal = 585 ml/mn (pour 91 % ) Rein Partie 3 7 En tenant compte des 91 % éliminés, corrigés par rapport à 100 %. DPR corrigé 585 X DPR corrigé = 642 ml/mn Rein Partie 3 8 Rein

38 22/02/2015 PAH et débit sanguin rénal Le débit sanguin total rénal pourrait être ainsi calculé en faisant la soustraction de l hématocrite (espace sanguin occupé par les éléments cellulaires du sang) L hématocrite normal = 45 % DSR = 642 X 100 / 55 DSR = 1167 ml/ mn. Rein Partie 3 9 V. Rein et équilibre acide base Substance organique + O2 E + CO2 + H2O CO2 + H2O H2CO3 (H+) + (HCO3-) Eq/l sont produites -8-7 Variations : 1,6. 10 Eq/l et 1,2. 10 Eq/l Ces variations sont mal cernées dans la pratique courante médicale; Rein Partie 3 10 Rein

39 22/02/2015 Formule de Henderssen Hasselbalck PH = PK + Log [HCO3]- [CO2] PK : Constante de dissociation PH Normal = 7, 40 ± 0,02 Rein Partie 3 11 Trois mécanismes permettent à l'organisme de maintenir ce PH normal: 1- Systèmes tampons du sang 2- Poumon 3- Rein Rein Partie 3 12 Rein

40 22/02/2015 [HCO3-] = 24 mmole/l PH = 7,40 [CO2] = 1,4 mmole/l 1- Etat d équilibre PH = 6,93 [HCO3-] = 22 mmole/l [CO2] = 3,2 mmole/l 2HCO3 - (+) 2H+ 2CO2 + 2H2O Les systèmes tampons intra et extracellulaires sont des systèmes fermés 13 [HCO3-] = 24 mmole/l PH = 7,40 [CO2] = 1,4 mmole/l 1- Etat d équilibre PH = 7,36 [HCO3-] = 22 mmole/l 2HCO3 - (+) 2H+ [CO2] = 1,2 mmole/l 2CO2 + 2H2O 2 mmole/l Le poumon et le rein sont des systèmes tampons ouverts 14 Rein

41 22/02/2015 Les systèmes tampons fermés 53 % : CO2/HCO3-47 % : Tampons non bicarbonatés, protéines, essentiellement l Hémoglobine Hb + H+ HbH HbO2H HbO2- + H+ Rein Partie 3 15 CO2 PCo2 Rôle du poumon Rein Partie 3 16 Rein

42 22/02/2015 PH sanguin diminue = acidose Pco2 augmente Bulbe rachidien excité Excitation du diaphragme Augmentation des mouvements respiratoires et élimination du CO2 Réponse du poumon en cas d acidose compensée 17 Rôle du Quatre mécanismes 1. Sécrétion des protons H+ 2. Réabsorption des HCO3-3. Phosphates mono / di-sodique 4. Production sécrétion du NH4+ Rein Partie 3 18 Rein

43 22/02/2015 Cellule tubulaire Interstitium 1- Production des Protons H+ Lumière tubulaire Capillaire sanguin H+ ATP H+ + HCO3- HCO3- AC H2O + CO2 H2CO3 Rein Partie 3 19 Cellule tubulaire Interstitium 2- Réabsorption des HCO3- Lumière tubulaire Capillaire sanguin HCO3- + H+ ATP H+ + HCO3- HCO3- AC H2CO3 H2O + CO2 H2CO3 H2O + CO2 Rein Partie 3 20 Rein

44 22/02/2015 Cellule tubulaire Interstitium 3- Na2HPO4/NaH2PO4 Lumière tubulaire Capillaire sanguin H+ + ATP H+ + HCO3- HCO3- NaHPO4 H2O + CO2 H2CO3 Na+ + HCO3- Na2HPO4 Na+ Na+ ATP NaH2PO4 HCO3Na Rein Partie 3 21 Cellule tubulaire Interstitium 4- Sécrétion du NH4+ Lumière tubulaire Capillaire sanguin NH4+ + NH3 + H+ NH4+ Cl- ATP NH3 H+ + H2O + CO2 H2CO3 HCO3- HCO3- Na+ + HCO3- NaCl Na+ Na+ ATP NH4Cl NH4+ HCO3Na Rein Partie 3 22 Rein

45 22/02/2015 Plan I. Introduction II. Filtration glomérulaire III. Transferts tubulaires de réabsorption IV.Transferts tubulaires de sécrétion V. Rein et équilibre acido-basique VI. rein et équilibre potassique VII.Rein et équilibre phosphocalcique Rein Partie 3 23 VI. Régulation de la balance potassique Vol Plasma rénine Action de l aldostérone Angiotensine II [K + ] Aldostérone Diurétiques antialdostérone réabsorptionna + sécrétionk + hypernatrémie hypokaliémie Rein Partie 3 24 Rein

46 22/02/2015 Effet d une modification de la balance Na sur la balance K [Na] DFG réabsorption Na Aldostérone volume urine tubulaire sécrétion K + par le TCD [K] par dilution Sécrétion de K + inchangé Rein Partie 3 25 VII. Rein et métabolisme phosphocalcique 60% filtré (40% lié aux protéines non filtrées) réabsorbé TCP : 60%, passif, lié au Na Branche ascendante, TCD et TC : 37-39%, actif Actions hormonales Rein Partie 3 26 Rein

47 22/02/2015 Lumière tubulaire Cellule tubulaire distale initiale Interstitium Capillaire sanguin Na+ H+ Thiazidiques Na+ Cl- - Ca++ PTH + 3Na+ Ca++ 3Na+ ATP H2O 2K+ H2O 27 Régulation de la calcémie par la PTH [Ca ++ ] plasmatique parathyroïdes Cellules parafolliculaires PTH Augmente réabsorption du Ca++ et excrétion du phosphore calcitonine Résorption osseuse Réabsorption rénale Synthèse de 1-25 (OH) D3 (vitd) Absorption intestinale 28 Rein

48 22/02/2015 Tâche Quelles sont les conséquences d une défaillance de la FG sur les équilibres potassique, acidobasique et calcique? Rein Partie 3 29 Rein